生物化学重点_第十一章 DNA的生物合成

由天下分享时间：2024/12/17 9:33:52 加入收藏我要投稿点赞

第十一章 DNA的生物合成

一、中心法则:

① DNA的自我复制将遗传信息由亲代传递给子代;② 转录:以DNA为模板合成RNA;③ 翻译:mRNA指导蛋白质的生物合成,从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录与翻译过程就构成了遗传学的中心法则。但在少数RNA病毒中,其遗传信息贮存在RNA中。因此,在这些生物体中遗传信息的流向就是 ④ RNA通过复制,将遗传信息由亲代传递给子代;⑤ 通过反转录将遗传信息传递给DNA,再由DNA通过转录与翻译传递给蛋白质,

二、DNA复制的特点:

1.半保留复制:DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。DNA以半保留方式进行复制,就是在1958年由M、 Meselson 与 F、 Stahl 所完成的实验所证明。

2.需要引物(primer):DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基(3'-OH)的RNA作为引物,才能开始聚合子代DNA链。

3.半不连续复制:由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链,因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式就是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上就是连续进行的,这一条链被称为前导链(leading strand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则就是不连续的,这条链被称为随后链(lagging strand)。DNA在复制时,由随后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。

三、DNA复制的条件:

1.底物:以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotide triphosphate)为底物,即dATP,dGTP,dCTP,dTTP。

2.模板(template):以亲代DNA的两股链解开后,分别作为模板进行复制。 3.RNA引物(primer):引物酶本质上就是一种依赖DNA的RNA聚合酶。 4.DNA聚合酶(DNA dependent DNA polymerase, DDDP):

生物化学重点_第十一章 DNA的生物合成

⑴ 种类与生理功能:在原核生物中,目前发现的DNA聚合酶有三种,分别命名为DNA聚合酶Ⅰ(pol Ⅰ),DNA聚合酶Ⅱ(pol Ⅱ),DNA聚合酶Ⅲ(pol Ⅲ),这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。pol Ⅰ为单一肽链的大分子蛋白质,具有5'→3'聚合酶活性、3'→5'外切酶活性与5'→3'外切酶的活性;其功能主要就是去除引物、填补缺口以及修复损伤。pol Ⅲ就是由十种亚基组成的不对称二聚体,具有5'→3'聚合酶活性与3'→5'外切酶活性,与DNA复制功能有关。

5.DNA连接酶(DNA ligase):DNA连接酶可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成,而使两段DNA连接起来。该酶催化的消耗能量,在原核生物中由NAD+供能,在真核生物中由ATP供能。

6.单链DNA结合蛋白(single strand binding protein, SSB):这就是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为:①稳定单链DNA,便于以其为模板复制子代DNA;② 保护单链DNA,避免核酸酶的降解。

7.解链酶(unwinding enzyme):就是用于解开DNA双链的酶蛋白。

8.拓扑异构酶(topoisomerase): 又称旋转酶,可将DNA双链中的一条链或两条链切断,松开超螺旋后再将DNA链连接起来,从而避免出现链的缠绕。

四、DNA生物合成过程:

1.复制的起始: ①解旋解链,形成复制叉:由旋转酶与解链酶作用,使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开,形成两条单链DNA。②单链DNA结合蛋白(SSB)结合在单链DNA上,形成复制叉。③在引物酶的催化下,以DNA链为模板,合成一段短的RNA引物。

2.复制的延长: 由DNA聚合酶Ⅲ催化,以亲代DNA链为模板,从5'→3'方向聚合子代DNA链。

3.复制的终止:① DNA 聚合酶Ⅰ切除RNA引物,并补上DNA。② DNA ligase连接一个冈崎片段。

五、DNA的损伤修复:

一些物理化学因子如紫外线、电离辐射与化学诱变剂均可引起DNA损伤,破坏其结构与功能。然而在一定条件下,生物机体能使这种损伤得到修复。 DNA损

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伤的修复方式可分为光复活、切除修复、重组修复与SOS修复。